ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 8, с. 1001-1011
ДЕГРАДАЦИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ОХРАНА ПОЧВ
УДК 631.4
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ ГАЗОНОСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
© 2010 г. Н. В. Можарова
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
Поступила в редакцию 30.01.2009 г.
Над подземными искусственными газовыми залежами в зонах рассеяния и доминирующего влияния углеводородных газов на обширных площадях выделены природные почвы с нарушенными параметрами функционирования по отношению к фоновым почвам с консервативными техногенно-педогенными признаками. Нарушение параметров функционирования связано с увеличением концентрации метана, интенсивностей его бактериального окисления, его деструкцией, сложным микробиологическим и физико-химическим синтезом оксидов железа. Техногенно-педогенные признаки представлены новообразованиями бактериоморфных микродисперсных оксидов железа. Примесные компоненты представлены элементами, характерными для биогенных структур. В промышленных зонах подземных газохранилищ на незначительных площадях в результате механического нарушения и отложения буровых шламов, химического загрязнения сформированы новые почвенные слои, горизонты, специфические антропогенно-преобразованные почвы и почво-подобные образования. Среди почв выделены постлитогенные образования — хемо-техно-почвы (дерново-подзолистые, черноземы) и синлитогенные образования страто-хемо-техно-почвы и страто-хемо-эмбриоземы. Среди почвоподобных тел — постлитогенные почвоподобные образования — хемо-техноземы и синлитогенные — страто-хемо-техноземы. Рассмотрены представления о диагностике почв газоносных территорий. При диагностике почв использовался субстантивный подход. Анализировались морфологический и магнитный профили, физические, химические, физико-химические свойства почв. В качестве магнитной метки использовались микроморфологический состав магнитной фракции почв.
ВВЕДЕНИЕ
На территории Российской Федерации районы газодобычи охватывают значительные площади. В связи с функционированием единой транспортной системы распределения природного газа на территории России, экспорта в страны СНГ и Западной Европы широкое распространение получили искусственные газовые залежи — подземные газохранилища (ПХГ). В большинстве случаев объекты подземного хранения газа строятся вблизи крупных городов и густонаселенных районов, занимают обширные площади, захватывают сельскохозяйственные земли. Бурение газовых скважин различного назначения, организация системы транспорта газа, эксплутационные работы по закачке и отбору природного газа влияют на все компоненты ландшафта, в том числе и на почвы. Возможны выходы промышленных стоков на поверхность и загрязнение почвенного покрова, просачивание сквозь почвы и попадание в грунтовые воды. Результатом загрязнения почв и грунтовых вод может быть вторичное загрязнение почвенного покрова в других регионах, удаленных от газохранилищ на несколько десятков километров. Поэтому даже незначительные трансформации и загрязнения почв и других компонентов ландшафта могут иметь весьма негативные последствия, причем не только в технико-экономическом, но и в социальном планах. Ста-
новятся необходимыми инвентаризация и картографирование трансформированных и загрязненных земель. Однако изученность почв газоносных территорий, их диагностика, классификация и последующая картография почв требуют существенных уточнений и доработок.
Целью настоящей статьи является выявление почв газоносных территорий, разработка их дальнейшей диагностики, основанной на результатах почвенно-экологического мониторинга.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования явился почвенный покров над подземными хранилищами природного газа. Был рассмотрен почвенный покров над истощенным месторождением природного газа (ныне — подземным газохранилищем) в Ставропольском крае и подземным газохранилищем в Московской обл. Первое газохранилище расположено в черноземной почвенно-географической зоне, второе — в дерново-подзолистой. Природный газ поступает с месторождений севера Тюменской обл. и Средней Азии и закачивается на глубину около 1 км в породу-коллектор. Искусственные газовые залежи расположены в песчаниках и песках и имеют глинистую алевролити-стую покрышку, достигающую несколько десятков метров. При хранении природного газа в
природных истощенных полостях мощности глинистых покрышек могут достигать несколько сотен метров. В условиях природной и техногенной вертикальной и горизонтальной трещиноватости геологических структур образуется подземный ореол рассеяния углеводородных газов, захватывающий почвенный покров. На изучаемых газоносных территориях площади ореолов рассеяния углеводородных газов варьируют от 21 до 600 км2.
Основным методологическим подходом является изучение статической составляющей почвенного покрова, параллельно с его функционированием и исследования участия углеводородных газов в почвообразовании. В настоящей статье не рассматриваются механизмы функционирования и формирования почв, но определены его результаты, необходимые для диагностики почв.
В основу работ положен многолетний почвен-но-экологический мониторинг. Были проведены полевые катенарные и площадные почвенно-гео-графические исследования в сходных литолого-геоморфологических условиях на фоновой территории, ореоле рассеяния углеводородных газов и в промышленной зоне. При диагностике антропогенных почв в полевых условиях применялся комплекс классических и экспресс-методов. Поверхностная газовая съемка с параллельным отбором проб на активность бактериального окисления проводилась по сетке квадратов согласно Проекту международного стандарта ISO: "Методы отбора проб при оценке загрязнения почв" (1996 г.). Исследование морфологических, физических и химических свойств почв проводилось с помощью общепринятых методик [5, 12]. В качестве "магнитной метки" использовались микроморфология и химический состав магнитной фракции почв. Микроморфологический анализ магнитной фракции почв проводился на сканирующем электронном микроскопе JEOL-JSM-35CF, энергодисперсионные спектры получены на сканирующем электронном микроскопе OP-TON Carl Zess LEO 1450VP и рентгеновском микроанализаторе INCAx-sight.
ФАКТОРЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВ
Проведен анализ природных и антропогенных факторов почвообразования фоновой и газоносной территорий. В результате разработки месторождений природного газа, а также строительства подземных газохранилищ, последующего усиления геохимического влияния естественных и искусственных газовых залежей, проведения буровых, эксплутационных работ существенно изменяется почвенный покров. В пределах промышленных зон происходит формирование нового антропогенного рельефа, почвообразующих пород, растительно-
сти. Основу техногенных почвообразующих пород составляют выбуренные породы и отходы бурения — глинистые буровые растворы, основным твердым компонентом которых является бентонитовая глина (45%), утяжелители (магнитит, барит). Жидкие поллютанты представлены промывочными жидкостями, содержащими минеральные соли (40%), органические вещества (10%), нефтяные углеводороды (5%) [13].
В ряде регионов подземных газохранищ зафиксирована миграция флюидов и грифонообра-зование, носящие как естественный, так и техногенный характер [4]. Наличие газобактериальных аномалий в подземных водоносных горизонтах, поверхностных водотоках и почвах вблизи эксплуатационных скважин в своде, а также на периферии структуры связывают с миграцией газа из пласта-коллектора к поверхности и существенными потерями газа в пласте. Вместе с тем показано, что циклические воздействия, связанные с закачкой и отбором газа на ПХГ способствуют формированию техногенной вертикальной и горизонтальной трещиноватости геологических структур, способствующих субвертикальной миграции газонасыщенного флюида [9].
ПОДХОДЫ К ДИАГНОСТИКЕ И СИСТЕМАТИКЕ АНТРОПОГЕННО-ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ПОЧВ
Согласно существующим подходам к диагностике и классификации почв России [14], среди антропогенно-преобразованных сильнозагряз-ненных почв выделены отделы химически преобразованных загрязненных почв и хемоземов. Вместе с тем, выделены конструкции почв — техногенные поверхностные образования (ТПО). Среди них — квазиземы, натурфабрикаты, арти-фабрикаты, токсифабрикаты. Среди первых по наличию или отсутствию "городских артефактов" в поверхностном гумусовом горизонте выделяются реплантоземы и урбиквазиземы. Следует отметить, что среди почв (не ТПО) выделяется урба-ноземы [9]. Ранее выделены техноземы и эмбри-оземы (молодые дерновые почвы) [1—3, 6, 8, 11, 16]. Конструкция технозема характеризуется насыпным гумусовым горизонтом почвы-донора и серией слоев вскрышной породы. Техноземы с гумусовым горизонтом почвы-донора, по-видимому, в общем виде могут соответствовать репланто-земам [14]. В зарубежных классификациях аналогом техноземов являются техносоли [18], техногенные почвообразующие субстраты, антропогенные отложения [15], антроземы [17]. В названных конструкциях антропогенные преобразования охватывают всю бывшую толщу почв. Однако существует большая группа почв, где ан-тропо-техногенные преобразовния охватывают лишь верхнюю часть почв, где срединные нижние
горизонты почв остаются природными. Подходы к группировке техногенных и природно-техно-генных и природных химически загрязненных почв отражены в учебном пособии "Антропогенные почвы" [7]. С учетом существующего опыта выделения антропогенно-преобразованных почв по соотношению мощности механического нарушения и/или техногенного материала, а также химического загрязнения вновь образованного и существующего природного профиля предложено выделять антропогенно(техногенно)-преобра-зованные почвы, почвоподобные образования и грунты для районов топливно-энергетического комплекса. Среди первых выделены техно-почвы, химически-загрязненные почвы, хемо-поч-вы, хемоземы и эмбриоземы. Среди вторых — тех-ноземы с гумусовым горизонтом почвы-донора (рекультивированные разности в районах развитого сельскохозяйственного производства) и тех-ноземы с турбированными верхними горизонтами почв с примесями "техноген
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.